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1、再论“空间句法”图文整理详细版)作者：张 愚 王建国国内建筑界对空间句法的了解，多数仅限于由赵冰翻译的空间句法 城市新见一文 1 发表于 1985 年第一期新建筑上的这篇文章，简要介绍 了 早期的空间句法方法在城市空间形态研究方面的应用但未全面介绍其方法 背景、原理和其他应用，因此至今很多人仍颇有不解或“持保留态度” 2 多年 来，空间句法在各方面已有长足发展国内杂志却鲜有论及。本文试图比 较清晰地介绍和評析空间句法的理论、方法、实践及其最新研究进展简单地说，空间句法是一种通过对包括建筑、聚落、城市甚至景观在内的 人居空间結构的量化描述来研究空间组织与人类社会之间关系的理论和方法

2、(Bafna, 2003 )。它是由伦敦大学巴利特学院的比尔 希列尔( Bill Hillier )、朱利安妮汉森(Julienne Hanson)等人发奣的早在1974 年，希列尔就用“句法”一词来代指某种法则 以解释基本的但又是根本不同的 空间安排如何产生 3 。到 1977 年空间句法研究则略具雏形。经过二十余年 的发展空间句法理论已经深入到对建筑和城市的空间本质与功能的细致研究之 中，并得到不断完善；由此开发出嘚一 整套计算机软件可用于建成环境各个 尺度的空间分析； 而且在建筑和城市设计中进行了广泛的应用。 如今空间句法 的研究和应用巳经在世界范围内普遍展开。 1997 年

3、首届世界性的空间句法研 讨会在伦敦举行；其后于 1999年和 2001 年又在巴西利亚和亚特兰大举行了第二 和第三屆。 2003年 6月在伦敦刚 刚举行的第四届研讨会上，来自世界数十个 国家和地区的 82 篇论文从不同角度对空间句法进行了广泛深入的探讨。 另外 日趋成熟的空间句法分析技术， 已经成 功应用于商业咨询 理查德罗杰 斯、诺曼 福斯特、泰瑞 法雷尔等知名事务所，在众多建筑 和城 市设计项目中雇请空间句法咨询公司进行空间分析 为其设计提供了有力的引导 和支持。由于篇幅所限 本文以解释构形概念为主线， 重點从空间知觉的角度简析空 间句法的方法原理 使读者能真正理解并实际运

4、用它； 而对于空间句法的理论概 念和具体应用成果仅作扼要介绍。1. 构形与建筑学1.1 构形的含义构形( configuration )从字面上看，是指“轮廓由其各部分或元素配置 决定的外形”(据美国传统辞典)希列尔将构形定义為“一组相互独立 的关系系统，且其中每一关系都决定于其他所有的关系”( Hillier, 1996, 35)所以，改变系统中一个元素的构形 就会改变很多其他元素， 很可能是其他所有 元素的构形属性；继而使整个系统的构形发生变化构形是一种普遍存在的现象。很多有形的物质形态甚至是语言等非物质形态， 当我们将其作为关系系统看待时都会发现其构形的存在。1.2 房屋的

5、构形本性在空间是部机器一书中希列尔从建筑学在悝论层面的深刻思考中， 揭示了空间的构形本质 作者不同意“房屋最初是个庇护所”的观点， 认为这是 用简单的 功能解释掩盖了内在的夲质作者指出，房屋是对建造前的现存环境 在实体和空间上的改变 这种改变对人来说是复杂的， 其中只有一部分是“功能 性”的影响即 遮蔽和保护，更重要的还有逻辑和类别上的它蕴涵着本质上 是逻辑的“关系”的概念， 即出现了“内部”和“外部” 其间的关系昰彼此独 立，但又相互暗示、补 充和不可分割的同时，这种内、 外界限在逻辑上的区别具有复杂的社会学意义 它不仅产生 了物质上的汾离，而 且在社会上产生了分离的领域被

6、保护起来的空间 只认同某个人或某个群体 他们在此拥有特定的权利。 是这种关系综合体的逻輯 性导致了房屋在社会上的 差别，并因此房屋第一次开始反映和干预到社会关 系房屋正是通过其形态和空间在此过程中的这种本质联系， 才由物质对象转化 为社会和文化对象希列尔指出， 房屋通过两种方式产生居于其物质功能之上 的重要社会意义：( 1)将空间完善为某些鈳操作的社会模式以产生和抑制一 些社会认可的既而是规范性的碰 面和回避的模式； (2)将实体形态完 善为表达文化和艺术认同的模式。 即使最初级的房屋也体现为这两种二元性 即 实体形态与空间形态，和物质功能与社会文化 功能当实体和空间完善为某种

7、模式，即我们所说的构形时这样才产生社会文化功能。“空间的关系配置源于头 脑的排序能力和空间秩序之间的某处社会的关 系正是内在地通过这種方式，才在空间中得以领会这样，如在形体中一样我 们在空间中也发现了房屋的物质本性 和更加完善的构形本性之间的分离，虽然 湔者已显示初步的关系特征 但与后者相联系的是精神和社会体验， 而不是物质 和个人体验从简单空间到空间构形的过 程，同时也是外顯通向理解的过程” (Hillier, 1996, 26 )总之，构形是房屋与生俱来的属性也是连接物质属 性与社会文化属性的中介。1.3 建筑学理论应基于对构形的表述人們无须有意识的思考就可以认知构形但却

8、不知如何描述它。这种构形 的无意识性不仅局限于建筑学 “似乎贯穿于所有使用法则系统， 并以社会的方 式来运转 的领域”例如，语言的概念可以区分为两种：一种是我们思考着的 字词及其表达的对象 另一种是我们思考所運用的句法和语义规则， 后者来支配 如何让字词的配 置产生意义我们思考着的字词就像事物本身，是有意识层面的而我们思考所运用嘚隐藏结构，则具有构形法则的本性它告诉我们事物是 如何组织起来的，是下 意识层面的(Hillier, 1996, 40)传统村落通过构形来传递文化和社会本性，僦是通过无意识的方式来完成的这是文化的自为，是对文化的空间和实体形态的复制而并未有意识地理解建

9、成环境的文化关系。“呮有当形体和空间的构形不是当作无意识的规则来遵循而是提升到有意识思考的层面，并借此成为创造性关注对象的一部分时建筑学財开始建立。” (Hillier, 1996, 45)希列尔指出建筑学理论存在的最普遍的错误倾向就是“重规范，而轻分 析”很明显，在寻求指导设计之前我们应该艏先理解建筑。因此希列尔提出, 建筑学理论要寻求创造一种技术以帮助系统论述本难以言说的空间形态的构 形。这种对构形的表述是建築学理论的前提和基础也是空间句法的重要贡献和 在操作层面的核心内容。2. 基本构形的描述与分析2.1构形的直观描述关系图解(justified graph )清楚地看到a

10、是个很深的“链形”结构,而b则是相对较浅的“树形”结构而让我们来看一个 解释空间句法的经典 案例。如图1,左数第 一列的三个建筑平媔 其形状几乎一样，只是 内部隔墙开门略有不 同但在接下来的分析 中，会发现其空间构 形有着巨大差异第二 列的三个平面，是将第 ┅列平面进行图底反 转以强调我们的研究 对象一一空间。再用圆 圈(即节点)代表矩形 空间用短线来表示它 们之间的连接关系，就 可转换為第三列的三 个结构图解从中可以c是套接起来的两 个“环形”结构。这种用节点与连线来描述结构关系的图解 被称为关系图解关系图解为空间构形提供了有效的描述方法， 同时也是对构形 进行量化的重要途径

11、关 系图解是一种拓扑结构图解，它不强调欧氏几何中的 距離、形状等概念而重在表达由节点间的连接关系组成的结构系统。2.2 构形的定量描述在关系图解基础之上 空间句法发展了一系列基于拓撲计算的形态变量， 来 定量地描述构形其中最基本的变量有如下五个：( 1)连接值( connectivity value )。与某节点邻接的节点个数即为该节点的 连接值在实际涳间系统中， 某个空间的连接值越高 则表示其空间渗透性越好。( 2) 控制值( control value )假设系统中每个节点的权重都是 1，则某节 点 a 从相邻节点 b 分配到嘚权重为 1/ ( b 的连接值) 那么与 a

12、直接相连的节 点的连接值倒数之 和，就是 a 从相邻各节点分配到的权重这表示节点之间相 互控制的程度，因此称为 a 节点的控制值(3)深度值 ( depth value )。规定两个邻接节点间的距离为一步则从一节 点到另一节点的最短路程 (即最少步数) 就是这两个节点间的深喥。 系统中某个 节点到其他所有节点的 最短路程(即最少步数)的平均值即称为该节点的平 均深度值。用关系图解来辅助计算则更加清晰，公式可表示为 MD=(刀深度X 该深度上的节点个数) / (节点总数 1)例如，图 1c 中入口空间的平均 深度值 MD=(1X 1+2X 2+3X 2+4X 3+5X 1)/(9

13、1)=3.5 。系统的总深度值则是 各 节点的平均深度值の和很明显，深度值表达的是节点在拓扑意义上的可达性 即节点在空间系统中 的便捷度。 这一概念最初源自应用图论的研究成果 4 深喥是空间句法中最重 要的概念之一，它蕴涵着重要的社会和文化意义人们常说的“酒好不怕巷子 深”、“庭院深 深”，这其中的“深”僦有局部深度的含义它主要表达空间 转换的次数，而不是指实际距离上面所说的平均深度值和总深度值都是整体深度值，是对整个系統的描述； 与此概念相对的是局部深度值 假设从某节点出发， 要走 k 步才能覆盖整个系统 那么其在 n 步内走过的路程，即为局部深度值(这裏 nk)( 4)

14、集成度( integration value )。用上述方法定义的“深度值”在很大程 度上决定于系统中节点的数目 因此，为剔除系统中元素数量的干扰 P.Steadman 改进了计算方 法，用相对不对称值( relative asymmetry )来将其标准化公 式是RA=2( MD- 1) / (n 2)。5其中的n为节点总数为与实际意义正 相关，将RA取倒数称为集成度。后来又用 RRA来进一步标准化集成度以便 比较不同大小的空间系统。 RRA= RA/Dn 6 对应于整体深度值和局部深度值， 也同样存在着整体集成度和局部集成度 整体集成度表礻节点与整个系统内所有 节点联系的紧

15、密程度；而局部集成度是表示，某节 点与其附近几步内的节点间 联系的紧密程度通常计算三步戓十步范围，称为“半径 3 集成度”或“半径 10 集成度”( 5) 可理解度( intelligibility )。上述连接值、控制值和局部集成度是 描述局部层次上的结构特征的； 洏整体集成度是描述整体层次上的结构特征 的。 可理解度用来描述这种局部变量与整体变量之间的相关度 希列尔指出， 无论对城市还是建筑空间我们都很难原地立刻体验它，必须通过在系统中运动地观 察,才能一部分一部分地逐渐建立起整个空间系统的图景可理解度就昰衡量从一个空间所看到的局部空间结构，是否有助于建立起整个空间系统的图景

16、即能 否作 为其看不到的整个空间结构的引导。所以如果空间系统中连接值高的空 间，其集成度也高那么，这就是一个可理解性好的空间系统7以上这些变量定量地描述了节点之间， 以忣节点与整个结构之间的关系或 者定量描述了整个结构的特征。此外在具体的构形分析中，为说明特定问题 还会根据上述五个基本變量导出很多参数，在此就不一一列出了2.3几何格网的构形分析如果将平面图形用规则的细小格网来近 似表示，其中的每个小格子代表一個节点格 子间的相邻关系表示连接，由此便可计算出上 述各种变量例如，图2a就是 用格子表示的 仿西方古典建筑的立面构形格子填充銫的深 浅代表集成度的分布，深色格子代表较

17、高的集 成度可以看出集成度最高之处位于中央上 部，并沿着中柱延伸至底平面图2b则是紦 这个立面识别为几个基本几何形的组合， 然后 分别计算每部分的集成度并由此填充深浅颜 色。在这里又可发现其集成度分布呈水平狀 态。希列尔指出这种由分析所揭示的中央集 中的垂直结构和线形的水平结构， 可能是跨文 化的各种古典建筑立面中所创造的最普遍嘚 形式主题 (Hillier, )。希列尔用这种细小格网的构形分析方法 对各种平面 图形进行了解释；还定量地重新定义了对称、 均衡等几何现象。若将规則格网稍加变化阻隔某些格子 之间的联系，还可发现几何构形的一些普遍规律希列尔将这一过程

18、称为“障碍操作”试验。例如从圖3中各网格深度值 的计算结果，可以发现四大原理(Hillier, ):( 1)中心性原理如图3a、b、c相比，阻隔条放在 中间比放在边缘会导致更大的总深度值。(2)延長性原理如图3a、d或b、 e或c、f相比，分隔条越长总深度值越大。(3)邻接性原理如图3a与j、 k、l、m相比，相互邻接的分隔条会比互不邻接的分隔条，导致更大的总深度 值(4)直线性原理。如图3g、h、i相比直线相接的分隔条，会比盘绕的 分隔条导致更大的总深度值。这四大原理是局部改变影响整个构形的普遍规律 填塞 或删除某些格子也遵从这四大原理，只是删除格子的

19、规律与其总深度值的变化方向相反这些規律对室内空间安排和开放空间配置等实际设计问题，有一定的启发和指导意义3. 实际空间的构形分析方法构形分析首先要把空间系统转囮为节点及其相互连接组成的关系图解，其 中每个节点代表空间系统的一个组成单元。这种将整个空间系统划分为各组成 单元的过程称為空间分割前面将 平面图形分割为细小格网进行构形分析，完 全是理想状态的是为了揭示构形的一些客观规律；若将真实的复杂空间系统， 划分为大小相等的格网来分析则没有实际意义8。人们主要是以运动的方式通过视觉体验才建立起实际空间的构形。 基于这 种认識空间句法通过基于可见性的空间知觉分析，形成了多种空间分割方

20、法 现概括为如下三类。3.1三种基本的空间分割方法从认知角度看空间可分为大尺度空间与小尺度空间。大尺度空间就是超 过个体的定点感知能力从一个固定点不能完全感知的空间； 而小尺度空间则昰 可从一点 感知的。人们通过对很多小尺度空间的感知才逐渐形成对大尺度空 间的理解（江斌，2002, 41）复杂的城市和建筑空间可看成大尺喥空间，在空 间句法中将其分割为小尺度空间最基本的三种方法，就是凸状、轴线和视区说聊I5 （4我井家r维営和计* L桌游 仪自山曲的”嶷件 说116現冥仔押的魚制和计it I*溥次握巨轶杵 傥軌7箕平宣規真所寺交叠&狀 （AiE Pepwirs,K 31半SiiLH

21、ij吠如5E樓凸 妆空阿分创比姣| #A 2001）I 涵L miter, flueJJ10捷甲面怕抽技和宙有塔井 析tUffll 来厲 Lwwc#, J001 探迄女下的一衣可见联16目二靠可itirifi I索探味 鴉口 rtimer, 凸状凸状本是个数学概念。连接空间中任意两点的直线皆处于该空间中，则 该空间就是凸状洇此，凸状是“不包含凹的部分”的小尺度空间从认知意义 来说，凸 状空间中的每个点都能看到整个凸状空间这表明，处于同一凸状涳间的所有人都能彼此互视 从而达到充分而稳定的了解和互动， 所以凸状空间还 表达了人们相对 静止地使用和聚集状态空间句法规定，

22、用最少且最大的凸状 覆盖整个空间系统然后把每个凸状当作一个节点，根据它们之间的连接关系 便可转化为前述关系图 解，并计算和分析各种空间句法变量然后用深浅不同 的颜色表示每个凸状空间句法变量的高低（图 4）。3.1.2 轴线轴线即从空间中一点所能看到的最远距离每条轴线代表沿一维方向展开 的一个小尺度空间。同时沿轴线方向行进也是最经济、便捷的运动方式，所以 轴线与凸 状一样也具有视觉感知和运动状态的双重含义。空间句法规定用 最少且最长的轴线覆盖整个空间系统， 并且穿越每个凸状空间 然后把每条轴线 當作一个节点， 根据它们之间的交接关系便可转化为前述关系图解，并计算 和分析各种空间

23、句法变量 最后用深浅不同的颜色表示每條轴线句法变量的高低 （图 5）。3.1.3 视区简单地说视区就是从空间中某点所能看到的区域。 视区本是个三维的概念 而通常所说的视区是二維的，是指视点在其所处水平面上的可见范围 9 定性地视区分析可探讨不同空间在整个空间结构中的控制力和影响力，并 借此挖掘其社会攵化意义 例如有人对城市中不同广场， 或者建筑中不同房间的 “凸状视 区” 10 进行比较研究；还有用“钻石形空间视区” 11 分析来研究 人们ㄖ常活动区域内的可见范围； 用“立面视区” 12 来分析重要建筑与城市空 间 的结合关系用视区方法进行空间分割，就是首先在空间系统中選择一定数量

24、的特征点 （图 6）一般选取道路交 叉口和转折点的中心作为特征点，因为这些地方在 空间转换上具有战略性地位； 接着求絀每个点的视区 然后根据这些视区之间的 交接关系，转化为关系图解并计 算每个视区的句法变量。最后的图示可用深 浅不同的颜色来表示每个点句法变量的大小 并用等值线描绘出这些点之间的过 渡区域。3.1.4 评析轴线和凸状是空间句法最早采用的两种方法多年的实践证奣它们是行之 有效的，空间句法在建筑与城市研究方面的大量成果 多得益于这两种方法。 但 它们也有 不足之处：（ 1）其绘制过程是个相當复杂的工作尤其对于像城市这 样规模较大的空间系统。 虽然有很多相关的空间句法软件

25、 但这些软件， 例如最 常用的“Axman只能计算變量和图示成果，轴线仍需在 CAD里人工绘制 Batty和Rana（ 2002）曾试图通过视区的最长直径来模拟轴线，但也不能准确实现其自动识别和生成（ 2）最具争议的是，空间句法关于凸状要“最少且最 大”轴线要“最少且最长”的定义。 究竟怎样画出的轴线和凸状 才能证明达 到了上述要求呢？至今没有公认的答案 13 这样，不同人对同一空间系统难免有不同的解释绘出的轴线和凸状图也就很容易存在差异， 因此其可靠性囷可比 较性就很难保证因此，空间句法的科学性受到了质疑上述视区分割中，特征点的选择较为主观对于弧形道路或者较为复杂的建筑

26、空间系统，也很难确保惟一性所以，有学者提出用能够覆盖整个空间系统 的最少视区来进行空间分割这就是在空间系统中寻找能看到每个角落的最少观察点。这其实类似于数学上的“美术馆问题”Batty （ 2001）曾借鉴和改进该数学问题的相关算法，在泰特美术馆的空间汾析中进行了尝试3.2三种穷尽式的空间分割方法为了保证空间分割的代表性和惟一性，上面讨论的凸状、轴线和视区分割 都强调“最少”；与此思路相反1990年代以来，在这三种最基本的空间分割 方法基础上逐步发展的交叠凸状、所有线和可见图解分析方法，都强调“最 多”即穷尽某一定义下所有不重复的子空间，而不管这些子空间相互交叉的复 杂程度这样

27、 虽导致运算量很大，但定义明确所以在计算机的支持下，可自 动完成分析3.2.1穷尽凸状一一交叠凸状空间分析根据该方法，首先画出由实体 边界限定的所有最大的凸状空间 即每一凸状都要顶到实体或边界（图7），这些凸状空间不可避免 地相互交叠两个凸状空间交叠 的 子区域也一定是凸状空间，而且该 子区域可同時看到这两个凸状空 间这样，就可以得到数目一定的交叠凸状小空间它们具有较大的可见范围，而未交叠的区域则可见范围相对较小（Hillier, ）然后，便可根据所有这些凸状空间的相互交接关系计算上述各种句法变量交叠凸状分割与上面讨论的凸状分割的区别在于：（1）茭叠凸状空间的

28、每条边都一定与实体边界共线，而凸状分析只要求至少有一条边与实体边界共线；（2）凸状分析方法中各凸状空间只鈳相邻，不允许交叠所以，交叠凸状分 割方法更强调实体的界定作用而没有对各凸状空间之间的关系作出太多限制。 这是其定义 明确嘚关键所在图8是某变形网格平面及其凸状和交叠凸状空间 分析比较。可以看出二者的分析结果大致吻合，都显示出右部的广场及其相連 的道路具有最高的 集成度该方法分析过程繁琐，手工操作很难保证准确无 误多由计算机自动完成，但是若实体边界过多、较 为复杂戓含有弧线则运算量相当大，常出错生成 的交叠凸状也过于杂乱。322穷尽轴线一一所有线分析此方法认为空间在其初始状

29、态下可概念化为 无限密集的线的矩阵，它暗含各种结构的可能性若 在此空间中置入物体就意味着，原有的某些运动和可 见的线被打 断了( Hillier, )这 时，來注意那些与该物体尽可能接近但又未受其影响的线，也就是仅在一个顶点上与该物体相切的线 之所以注意这些线，是因为它们处 在由于物体的 介入而导致的被打断的线与未被打断的线的战略交 界上。这样当有另一物体置入该空间时找出另一物体的相切顶点，则两點确定一条直线我们就能绘出数量一定的战略线。这些战略线的集合就是“所有线”因此，“所有线”被定义为与一个 物体的一个頂 点和另一物体的一个顶点 都相切，直到碰

30、到其他物体或空间的边界 的线的集合(另外，在具体分析时原 有空间边界的顶点亦常考虑茬所有线” 连接的范围内，因为它标示了边界与物体 的关系)同样，根据这些所有线”之间 的交接关系亦可将其转化为前述关系图解，並计算和分析各种空间句法变量 再用由红到蓝的 线代表集成度由高到低的变化，就可表达为图 9图10是对上面提到的变形网 格平面进行轴线囷“所有线”分 析的比较可以看出，二者的分析 结果大致相同而且，每条轴线在 所有线中都能找到但是，在上图 中横贯东西的那條集成度最高的 轴线所代表的空间，在下图中却 能明显看出，靠近广场的地方要比左端的集成度高即存在从右向左的退晕现象这是该

31、轴线在左端被部分集成度较低的短线交叉覆盖的结果。这样看来“所有线”分析不但通过其中的长线再现了整体结构，这相当于轴线圖的作用；而且通过其中的短线反映出局部结构(Hillier, )。因此“所有线”分析与轴线分析相比，更加精确和细致但是“所有线”分析往往線条密而多，彼 此交叉覆盖不像轴线分析那 样,可清晰辨别出直观地代表运动的几条主要直线。 即“所有线”的冗余度太大, 经济性不够(Peponis, 1998 )叧外，其取样与交叠凸状空间分析类似完全取决于所处理的多边形的复杂性，如果多边形的顶点过多或存在曲线（软件将 把曲线识别為由许多顶点 构成），其计算将相当繁

32、琐甚至出错。这些都使“所 有线”分析的实际应用受到了限制323穷尽视区一一从视区集成到可見图解穷尽视区的方法通过在空间中整齐排布密集的点，来解决前述特征点取样 的代表性和惟一性问题其分析步骤是：首先在要分析的涳间平面上以一定密度 建立规则 的点阵，然后求出每个点的视区再根据这些视区之间的交接关系， 算出每个点的句法变量这种方法当時被称为“视区集成分析” （ Turner, 1999）。如果从点之间I严的可见性关系来看在视区集成分析中， 视区相互交叠的两儻卜；个观察点不一定能 飞、.够彼此互视即视 v 区集成分析是把相 釦左互可见的点（即一次 可见联系），以及视区交叠但互不可见的

33、点（即二次可见联系）均算莋直接的连 接关系（图11）。后来伦敦大 学学院 的研究人员仅把相互可见的点算做直接连 接，即以一次可见联系来生成可见图解14 （图12）嘫后对此图解进行集成度的计 算，便可得到每个点的句 法变量点阵中任意相互可见的两点，可理解 为构成了一个小的凸状空间可见图解分 析可看作根据这些凸状空间 的交接关系 来计算句法变量，所以这种方法亦可看作凸状方法的延伸可见图解分析与前述各种分析方法嘚最大差异，就是要先建立规则的点阵所以，这种方法是 从所有点之间的可见性关系中引出的空间拓 扑结构计算。从图13泰特美术馆的軸线、凸状和可见图解分析的比 较可看出可见图解 的

34、优点主要体现在：（1）对于复杂和开放的建筑平面，很难确定惟一的轴线和 凸状畫法而可见图解分析则不会受到这种限制，只需在空间中 均匀地排布点；（2）对于相同的平面只要保持一定的点阵密度，可见图解分析的结果会比轴 线、凸状分析更加细致原来仅用一条轴线或一个凸状表示的空间，可见图解可详细揭示其内部的差异可见图解分析的朂大缺点是计算相当耗时，但随着计 算机运算能力的不断增强只要适当控制取样点的密度，可见图解分析完全可以胜任规模较大的建筑囷城市空间分析3.3以实体的形定义的空间分割方法这类方法中，以表面分割（surface partition ）和端点分割（endpoint partitio

35、n ）最为著名它是在年，由当时供职于佐治亚理工学院（GIT） 的派普内斯（John Pepo nis）和瓦因曼（Jean Win eman等学者发展的一套新的 空间构形分析方法他们认为，运动是可让我们把复杂空间结构中的鈈同视点相互联系并通过直接体验与抽象推理的结合，找回空间描述的操作基础而人们在运动中感知 到的空间信息一般是不 连续的，於是人们会根据这种不连续性而把空间系统自 然地划分为视觉感知的基本单元空间分割就是找出这些空间单元的交界之处。 派普内斯认為空间信息的不连续是由空间边界的不连续造成的如墙角、墙的转折点、自由墙体的尽端等。他用这些不连续点将实体边界区

36、分为不哃的边然后，用“能否看到相同的边”来定义空间信息的基本单元从而廓清建筑实体的形式与空间构形之间的关系。表面分割就是通過延伸优角（大于180的角）的两边来对空间进行分割，自由墙体的端点可看成360的优角，所以也要延长所得分割线是被延伸的“墙表面”可见与不可见的临界之处，所分割成的子空间称为s空间端点分圈14割就是除了绘出表面分割线之外，再绘出所有可延伸的优角连接线的延长线 其 意义是所有“边”的可见与不可见的临界之处，即跨过这条线则原来可见的一条边就看不到了或看到了一条原来看不到的边（图14），这样分割成的子空间称为e空间每个e空间都具有“获取信息稳定的” 特点，即同一

37、e空间中 各点都只能看到相同的边这就是空間体验的基本单元。经端点分割后形成的各单元从局部获取的视觉信息是不相等的。如图 14d 所示蓝颜色e空间的视觉信息最少，只能看到4條边而黄颜色e空间的视觉 信息最多，可看到8条边这些子空间的句法变量计算与传统的凸状算法略有不同。简单地根据e空a间之间的连接關系计算出的集成度难以表达实际意义。派普内斯用可见性来定 义空间的 连接：如果两个e空间中的各点都能彼此互视即若存在一个包嫆这 两个e空间，且不被实体打断的凸状空间则认为这两个e空间有连接关系。用 这种方法判断所 有e空间两两之间的关系继而生成关系图解，然后便可计算 各种句法变量某个

38、e空间的深度值，其意义就是判断从该e空间出发在视觉 上需要多少步才能看遍整个空间系统。可鉯看出这种表面和端点分割方法比交叠凸状的 划分更细，凸状的交叠区域一定是某几个 s空间的并 集端点分割线与前述所有线也有相通の处， 但其意义 不同所有线是为了分析视线或运动线的关系， 而这种 方法则是为了研究由这些分割线划分出的空间两者在形式上也有差别。例如图15左边蓝线是绘出的一条 “所有线”它贯穿整个空间，止于边界；而图 15第 二张图右边红线是在相同位置绘出的端点分割线 咜只 保留了下半段，因为这半段线才具有“边”的临界可 见性质：即在这半段线左边a和b两条边线皆可见， 而在其右边则只

39、能看到b却看不到a。IS此外以实体的形定义的构形分析方法还包括核心 空间分析、边的视区集成和边界的可见图解分析等，暂 不展开3.4小结和补充3.4.1 小結空间与实体是相互依存的矛盾统一体。要讨论空间构形就不能撇开对实体 的研究本章讨论的三类空间分割方法都是从可见性关系在空間与实体的相互制 约之间，寻找恰当的平衡点和切入点开头讨论的三种基本的空间分割方法， 主要着眼于由实体界定的空间大致结构组荿 虽然不能辨别实体边界的微小变动 对空间的影响， 但更符合人们头脑中简单、明确的空间构形；三种穷尽式的空间分割方法更加强調由实体边界决定的空间分割的唯一性，也就是说这三种空 间分割方法对实

40、体形式 的依赖性和敏感度都较强但分析过程往往比较繁琐； 而最后讨论的表面分割和端点分割方法，则更加直接地强调实体边界的转折点、 角以及尽端等形式特征对空间 构形的影响定义明确，操作客观但有时会纠 缠于实体几何形式的琐碎干扰，而偏离对空间整体构形的专注在 实际分析中，往往根据不同的研究对象和目的选擇合适的分析方法例如，对于街巷布局或大范围城市路网的研究一般采用轴线方法；对于房间界定较3.4.2补充：测角修正为明确的建筑 空间常用凸状方法；对 于自由开放的建筑平面多以可见图解来 分析 有时，对同一平面还会用多 种方法来分析以充分发掘其潜在的多 重构形。本章提到了多种与空间分割相关的

41、线如果把视区也看作通过观察点的无 限密集的线的集合，那么从图16可以 看出在对同一空间系统進行分析时，这 些线之间的集合关系15测角修正就是根据人们体验空间的特点，对 前述轴线、所有线和可见图解分析等方法进行改 进很哆研究表明，转弯角度是影响人们认知空 间的重要因素接近90的道路转弯给人的印象 很明显，而小于15的道路转弯通常察觉不到 但是在轴線分析中，即使以很小角度相交的两条 轴线都会被当作像90相交的两条轴线一样 来计算，即都认为产生了一次空间转换这就会 存在一定誤差。因此测角修正主张，在计算前 述深度值等形态变量时根据轴线交接的角度， 要乘以适 当的加权系数90相交

42、的两条轴线， 其系數为1,而0相交的两条轴线其系数为0, 介于0和90之间的则为01之间的分数。因此这种计算深度 值的方法被 称为“分数深度”。例如图17中a比b的加權系数小，就暗示a中道路转弯 不如b给人的印象显著即a的深度小于b。同样道理测角加权方法也 能用 于对可见图解分析的修正。应指出對于规则的方格形建筑和城市的轴线分析，是否用测角加权法修正, 其计算结果差别不大因为其轴线交角多接近 90。而对于变形网格的城市戓 自由、开放平面的建筑空间分析则显示出测角加权修正的必要性。另外这种“分数深度”的计算方法，可成功地将城市GIS数据中的道蕗中心线转化为轴线来进行空间句法计

43、算(Dalton,2003)。多数城市GIS对道路的表达是基于连接道路交叉点之间的道路 中心线。这样通常在空间句法中用一条轴 线来代表的通直道路 （图18b）,在GIS中 却表达为多条首尾相接的线段（图18a）。 如果把这些线段作为轴线用传统的空间句 法算法来汾析，会发现集成核一般位于城市 平面 的几何中心明显与实际不符。但是若 采用分数深度的算法那么沿一条直线排列 的线段，会乘以0嘚加权系数即会当作一 整条线段来计算，这样就与传统的轴线计算 结果取得了一致（图18c）这种方法在城 市的层次上，基本解决了传统軸线生成方法 的人工化和不统一性等问题而且这种方法 更为精确，不仅在于

44、道路的 微小转折都会被加权处理而且传统上表达为一条 軸线的道路，被交叉口分成不同段来表达显示出各段在交通、人流、土地使用 等方面的不同特征。由此方法编写 的“TIGER软件可以方便地對整个城市进 行轴线分析，或对多个城市进行比较研究从上面的分析中可以 看出，基于可见性的空间知觉分析的介入才把第二 部分的基本拓扑算法，应用到实际空间分析之中正如汉森所说，（空间句法的） “每种方法都与人们体验和使 用空间的方式相关”这些方法鈈但明晰了空间 的视觉感知方式，而且增强了空间句法的实用性在对建筑和城市的应用研究中 取得了大量成果。4.构形方法的应用研究空間句法从对空间本身的研究出发 解

45、释了大量建筑和城市现象，并引出了 众多颇有见地的新概念本文仅选取其中几个方面简述如下。4.1 “自然运动”相关研究通过对建筑和城市空间的大量案例进行构形分析然后与实际观 察到的活动和功能作比较，在剔除了各种干扰因素後发现空间构形与空间中的 活动有着 明显的对应关系。即如果没有特别的吸引目标且排除了路况等因素 的干扰，则在大多数案例中集成度和可理解度较高的地方，往往具有较多的人 流和车流因 此,希列尔认为，空间的构形决定了运动密度的不同分布“自然 运动”就昰由空间构形本身决定的运动的分布。“自然运动”是空间构形分析最基本的应用概念运用这一概念可明确看 出，实体改变通过其空间構形对

46、运动结构的微妙影响 更好地预测人们在空间中 的看似复杂和随机的聚集状态，从而有力地指导设计实践4.2城市功能“运动经济體”这是“自然运动”的衍生概念。因为人流和车流运动与城市的用地性质(如 商业零售)、建筑密度甚至盗窃等犯罪的分布都紧密相关即這些差异都可看作运动的 增殖效应。因此城市的空间构形，通过对运动的决定作用会影响到整 个城市的运行所以，城市可看作构形作鼡下的“运动经济体”希列尔指出，空间构形最基本的相关要素就是运动而在社会经济力量的作 用下，运动在很大程度上决定着广泛嘚空间形态 因此，“自然运动”和“运动 经济体”的概念是通过运动来理解功能和形式之间关系的普遍原理，

47、上至整个 城市下到單体建筑。4.3社会行为“意念社区” (virtual community )通过研究空间构形对社会行为的影响希列尔提出了“意念社区”的概念。 空间构形通过对运动模式的影响 产生了某些空间的人员聚集，即共同在场这 种人员 的共同在场，是构成社区的原初要素；从心理学角度来看又是知晓他 人的最基本的方式。这种共同在场和相互知晓的模式就是“意念社区”的首要组 成部分因 此，通过空间设计对运动和其他有关的空间使用产生影响继而产 生自然的共同在场的模式，这就是意念社区(Hillier,)意念社区不是人的简单聚集，它有着一定的结构即不同人，包括住户和 陌

48、苼人男性和女性，成人和小孩等其共同在场的模式和使用空间的目的皆有 差别。这 些差别多反映出空间构形的潜在作用另外，关于咹全感希列尔研 究发现，在城市结构中很多住宅区的空间深度值较大， 这种构形就决定了那里 平时很少出现陌 生人之间的碰面住户吔形成了这种心理预期，所以当住户 在家门口发现有陌生人时，就会有所警惕甚至感到不安。而深度较浅的城市街 道则不会出现这种對陌 生人的恐惧感所以很多住户认为街道比住宅区更安全。因此希列尔指出，空间构形与自然的共同在场之间的关系 导致了建筑对 社会的影响。空间设计通过改变空间构形而改变人们相互知晓的模式，既而对 社会行为产生作用4.4空

49、间认知一一可理解性城市是自上洏下的“经济因素”和自下而上的“社会文化因素”共同作用 的产物，而这些作用都是由社会认知个体在理解建成环境的基础上来完成嘚。 上述“自然运动”和“意念社区”的概念也都基于人们对空间的认知和理解可理解度就是从整体与局部的关系出发， 对这 种潜藏认知结构的一种量化描述对于同一空间系统，如果其中某些空间 的局部变量值较高整体变量值也较高，那么 这一区域的可理解度就较高反之，则从局部 获取的信息是对人们的误导其可理解度就 较低。例如图19是伊朗城市设拉子(Shiraz) 轴线分析的散点图纵轴代表半径6集成度,是局部变量，横轴代表整体集成度图中白点分别代表城中

50、各条轴线，红点代表选定区域里的每条轴线可以看出，这些红点明显呈线形汾布并几乎贯穿整 个散点图，与全城的平均回归线(白线)相交而且斜率更大，这说明该区域的可理解度较高对于不同空间系统，例如圖 20a、b是两个形状相似的小镇朗叩用帯痕高与叩番旣ULtPElJlillkL 13% 12*lii SO平面，但不仅a中各空间的连接值和整体集成度普遍高于 b而且a中空间的 连接值与整体集成度之间呈现出明显的线性关系，而 b中各点较为分散所以a 的可理解度高于b。分析显示秩序规整的平面，如方格网或理想城其几何形式虽清晰可辨， 但可理解度可能较低如果没有地图指引，人们在其中很容易迷路16；

51、而某些 古 镇的迷宫式变形网格平面却具有较高的鈳理解度其中集成度高的地方往往 与更多的街巷相连，即使陌生人也只需稍加走动便能来到集成度较高，且人们 活动比较集中的少数涳间中因而不会迷路。Kim发现在同一空间系统中，可理解度较高区域的居民对周围环境的理解 范围也较大而且，在可理解度较高的空間系统中集成度与其中的运动状况也 具有更大的相关性，即空间使用更加可以被预测这就说明，空间构形通过人们 对空间的理解作鼡于人的行为和运动。空间句法对城市意象的研究也有所启发有学者研究发现，可意象的城市 一般具有可理解性而具有可理解性的城市未必可意象， 这说明可意象性是比可 理解性含 义更宽的

52、概念但与凯文林奇的访谈等方法相比，空间句法提 供了更客观和高效的意象研究方法而且可进一步揭示城市意象五要素之间的 关系。轴线地图也与心智地图有所联系集成度最高的轴线往往在心智地图中有 所表達。4.5住居文化一一“空间考古学”汉森在长达20年的时间中通过对跨文化的大量住宅平面的研究， 以住宅 的物质形态和空间构形为研究焦點引出了很多社会学维度的讨论，诸如在特定 条件下 家庭的含义等问题并取得了大量成果。其基本方法是首先从大量住 宅平面的研究中，发现其空间构形方式上的某些规律然后看这种构形规律，是 否与特定使用 空间的称呼有系统的联系在此基础上，便可推断家居涳间对家 庭生活和组织

53、的各种支持方式这种研究，被称为“空间考古学”它通过空间 构形的分析，揭示出 潜藏于表面形式下的社会攵化模式即深层的“基因型” 特征。(Hanson, 1998)同样构形分析也适用于人居聚落的深层“基因型”的 揭示和探讨。对著名建筑作品的分析也是涳间句法应用研究的重要方向。例如汉森 ( 1998)曾与学生一起分析了博塔、 迈耶、海杜克和路斯这四个著名建筑师设计 的四 座住宅，研究其构圖与构形之间的关系分析发现，若要像大师那样产生 出形式的严格性与功能的舒适性之间的实际联系 就必须同时兼顾形式的内在法 则囷空间的 社会逻辑。派普内斯等学者也常通过对帕拉第奥、密斯、海杜克等 大师作品

54、的分析 来检验和演示其空间分析方法， 并对建筑涳间的意义等问题进 行探讨此外，由于空间句法是关于构形分析的通用原理和方法 所以构形的普遍存 在也预示着空间句法的普适性。 現有研究成果即证实 空间句法已突破了建筑学 的研究范围， 在考古学、信息技术、城市和人文地理学以及人类学等领域皆有广 泛应用5. 總结构形理论是关于“关系结构”的普遍原理。 空间构形则是空间的本质属性 是一种在共通的基础上看待城市的社会、经济和环境功能嘚方法( Hillier, 1998)。空间句法就是表述空间构形的工具 是量化地描述和评价空间形态的理 论与方法。在操作层面上空间句法是一种结合了可见性汾析和拓扑

55、计算的空间 分析方法。长期以来建筑学研究中充斥着各种其他学科的语汇，从工程学到生态学 从心理学到社会学，从语訁 学到符号学而空间句法则源自对空间本身的深刻 探讨，它倡导了一种建立在客观分析和实证研究基础上的本体的建筑学理论； 在 实际操作中空间句法不能给出可 直接付诸实施的设计成果，但是它却能提供 论据充分的空间关系评价 以在不同设计方案中作出优选， 或理性地引导设计方 向空间句法是一种自圆其说的综合的逻辑解释系统。单纯的数学逻辑分析或 形体操作的数学运算 虽有量化分析的优势， 但易流于形式操作的层面 难以触 及建筑学 的深层内涵；单纯文化层面的逻辑解析，又往往不够精确或者其

56、结 论在实际操作中难以貫彻实施。 空间句法则是数学逻辑分析与文化逻辑分析的有 机结合引出了 兼具人文深度和可操作性的建筑学理论。 建筑学需要这种理论当然，空间句法与通常的逻辑分析方法一样不可 避免地具有一定的方法 前提和适用范围。 例如其分析出发点是空间的构形， 对于实體形态的诸多问题 以及空间的其他方面问题不能直接用空间句法来解答。再 如目前空间句法 的分析主要针对二维平面， 但实际的空间體验应该是三维的 所以，空间句法研 究是对问题的简化有人认为空间句法是一种计算机分析方法。 但从本文前面的论述可以看出 空間句法的基本原则， 都是在建筑学、 社会学和空间知觉等非计算机领域

57、内产生 的因 此计算机仅是一个延伸分析思维的工具，不能单独“智能地”承担空间 分析任务只是由于空间句法在方法上的两个基础拓扑结构描述和可见性分 析都提供 了定量化的分析模型，较好地结匼了数学运算所以才给计算机发挥作用提供了天然条件。 但应指出空间句法的发展对计算机的依赖程度有越 来越高的趋势，例 如前述各种穷尽式的空间分割方法，如果没有计算机是不 可能应用于实践的 对计算机的依赖是方法的进步还是理念的枯竭？这是个需要 冷静思考的问题空间句法经过二十余年的发展， 已经成为在世界范围内有重要影响的建筑研 究学派本文通过对空间句法粗浅的评介， 希望引起大家对空间句法的关注 更 期盼